智能机器人及其应用..ppt

智能机器人及其应用 田海波西安科技大学机械工程学院2013 1 主要内容 什么是机器人机器人的发展历史和趋势机器人的分类机器人的组成和涉及的技术智能机器人机器人竞赛 什么是机器人 robot 机器人问世已有几十年 但对这一问题一直没有统一的意见 原因之一是机器人学科还在发展 另一原因主要是因为机器人涉及到了人的概念 成为一个难以回答的哲学问题 正是由于机器人定义的模糊 人们才会有充分的想象和创造空间 什么是机器人 robot 日本 森政弘与合田周平 机器人是一种具有移动性 个体性 智能性 通用性 半机械半人性 自动性 奴隶性等7个特征的柔性机器加藤一郎 具有如下3个条件的机器具有脑 手 脚等三要素的个体 具有非接触传感器 如 用眼 耳接受远方信息 和接触传感器 具有平衡觉和固有觉的传感器 什么是机器人 robot 美国 美国机器人协会 RIA 一种用于移动各种材料 零件 工具或专用装置的 通过程序动作来执行各种任务 并具有编程能力的多功能操作机 Manipulator 美国家标准局 一种能够进行编程并在自动控制下完成某些操作和移动作业任务或动作的机械装置 什么是机器人 robot 中国 机器人是一种自动化的机器这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力 如感知能力规划能力动作能力协同能力 什么是机器人 robot 国际标准化组织对工业机器人的定义 1987年 工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能 能完成各种作业的可编程操作机 机器人的功能 节省劳动力搬运机器人 清扫机器人 进行极限作业喷漆机器人 空间机器人 海底机器人 救援机器人用于医疗 福利外科手术机器人 智能轮椅 与人协调作业机器宠物 如日本的机器狗 机器猫 机器人的发展历史 1920年 捷克作家卡雷尔 卡佩克在科幻剧本 罗萨姆的万能机器人 中定义了 robota 1954年 GeorgeDeval开发出第一台可编程机器人1962年 Unimation公司成立 出现了最早了工业机器人 第一位用户是GM 美国通用机械公司 1964年 MIT StanfordUniversity等成立人工智能研究所1965年 CarnegieMellonUniversity建立机器人研究所 机器人的发展历史 1967年 第一台Unimation公司的喷涂用机器人出口到日本1968年 第一台智能机器人Shakey在斯坦福研究所 SRI 诞生 机器人的发展历史 1972 IBM公司开发出内部使用的制造机器人 并发展成为IBM7565商用机器人 机器人的发展历史 1978年 第一台PUMA机器人由Unimation装运到GM公司 机器人的发展历史 80年代开始 各种机器人公司陆续成立 并不断出现兼并和调整1983年 美国开始将机器人学列入教学计划 1994年 CMU利用Dante机器人探测Alaskaspurr火山采集火山气体样本 机器人的发展历史 1995年 IntuitiveSurgical公司推出外科手术机器人 机器人的发展历史 1997年 NASA的探险者登陆火星 并由旅行者 Sojourner 将所拍摄的照片发回地球 机器人的发展历史 1997年 Honda推出人形机器人P31999年 Sony推出机器狗Aibo 机器人的发展历史 2000年 Honda推出第二代人形机器人Asimo Sony推出人形机器人Qiro ASIMO会拉提琴 曾经登台指挥交响乐团 QRIO身高54cm 重5kg 可以跳舞打拳 机器人的发展历史 2001年 加拿大MD机器人公司建造的 空间站远程操纵系统 发射进入太空轨道 机器人的发展历史 2004年 美国的 机遇号 登上火星 机器人的发展历史 机器人发展趋势 用于制造生产线 结构化环境下规则工作 具有简单智能的工业机器人 工程 社会服务 人类生活等各个领域 适应非结构环境下的各种灵活需求 具有综合和集成能力的智能机器人 功能 工作环境 智能程度 机器人发展趋势 美国卡内基梅隆大学的科学家预测 未来的机器人将使目前信息科技革命的贡献相形见绌 机器人市场将超越信息产业 成为全球最大的工业 日本 拥有世界上58 的机器人大力发展机器人教育和机器人产业 机器人的分类 按所替代的人体器官分类按智能水平分类按机器人的应用分类 分类1 按所替代的人体器官分类 操作机器人 手移动机器人 腿视觉机器人 眼听觉机器人 耳 操作机器人 机械臂 相当于手臂机械手 相当于手指 移动机器人 轮式 独轮 两轮 三轮 四轮 六轮等腿式 两足 多足履带式 视觉机器人 产品检测人脸检测人脸识别物体识别 分类2 按智能水平分类 分类3 按机器人的应用分类 工业机器人特种机器人服务机器人娱乐机器人军用机器人水下机器人农业机器人 机器人的组成 机械臂或移动车 运动平台 末端执行器驱动器传感器控制器软件 2020 3 17 31 可编辑 驱动器 电动机伺服电机步进电机直流电机液压驱动器气动驱动器形状记忆金属驱动器磁致伸缩驱动器 传感器 位置传感器速度 加速度传感器力 力矩传感器触觉传感器接近觉传感器测距仪嗅觉传感器视觉系统语音识别和语音合成编码器 所涉及的研究领域 机械设计与制造运动学与动力学传感器人工智能通讯材料能源 人工智能 规划和配置机器人动作规划 路径规划机器感知计算机视觉语义识别信息融合机器学习和知识发现 深蓝机器人 分布式人工智能分布式问题求解多智能体行为协调 新型智能机器人 护士助手智能轮椅家用及办公机器人水下机器人空间机器人军用机器人类人机器人 护士助手 TRC公司开发的 护士助手 机器人它可以完成以下各项任务 运送医疗器材和设备 为病人送饭 送病历 报表及信件 运送药品 运送试验样品及试验结果 在医院内部送邮件及包裹 松下电工研制的医院智能跑腿机器人 智能轮椅 奈良先端科学技术大学院大学的电动轮椅 WATSON 摄像头安装在轮椅前面 可以捕捉坐在椅子上的人的表情 一点头轮椅就开始活动 向左右看的话轮椅就向看的方向转弯 摇头就停下来 这样不用手足仅靠头部的运动与视线就能控制轮椅 中国科学院自动化研究所研制的一种具有视觉和口令导航功能并能与人进行语音交互的机器人轮椅 美国公司开发一种iBot自动平衡轮椅 家用伙伴型机器人 日本东芝的家用机器人ApriAlpha主要功能 与人沟通 聊天 认人 三菱重工的wakamaru 可以进行声音识别 生活情景对话会话 家用清洁机器人 日立家用清洁机器人直径25cm 高度13cm 打扫完毕后自动进入 充电兼垃圾回收站 办公 商务服务机器人 富士通服务机器人 可以胜任引导 搬运 巡视 提供信息等事务 可以回应人的招呼 清洗机器人 哈工大研制的面壁清洗机器人北航研制的擦窗机器人 清洗机器人 德国汉萨航空公司委托普茨迈斯特公司研制的 清洗巨人 清洗机器人 水下机器人 水下6000米无缆自治机器人 中国 探索者号 水下1000米机器人 水下机器人 澳大利亚机器人研究中心研制的水下机器人 空间机器人 军用机器人 微型飞行机器人 精工爱普生的全球最轻微型飞行机器人 FR 类人机器人 日本本田研制的ASIMO 类人机器人 日本新能源和产业技术开发组织展出研制的 HRP 2Promete 在跌倒后还可以站起来 类人机器人 富士通公司研制的 HOAP 2 机器人竞赛 主要的机器人竞赛足球机器人比赛 机器人竞赛的意义 为相关理论和技术提供一个实践平台和检验标准 有效促进相关领域的发展 培养多学科交叉的综合性人才 机器人工业发展的后备人才培养学生的创新能力 理论与实践相结合能力 动手能力和协作精神 主要的机器人竞赛 机器人足球赛机器人相扑赛空中机器人比赛灭火机器人比赛创新性机器人大赛 机器人足球比赛 1992年 加拿大不列颠哥伦比亚大学的教授AlanMackworth在论文 OnSeeingRobots 中提出设想由硬件或仿真机器人进行的足球赛 比赛规则与人类正规的足球比赛规则类似最终目标 到2050年 一支全自主的类人型机器人足球队 战胜人类的足球世界杯冠军队 足球